DE3812867C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraft­ stoffeinspritzpumpe zur Vor- und Hauptein­ spritzung bei einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Kraftstoffeinspritzpumpe ist aus der DE-PS 9 16 605 (Fig. 2 und 5) bekannt. Zur Begrenzung des Einspritzdrucks während der Voreinspritzung ist bei der bekannten Kraft­ stoffeinspritzpumpe als Druckbegrenzungsglied ein Überströmventil vorgesehen, welches in ei­ ner den Pumpenarbeitsraum mit einer Rückström­ leitung verbindenden Überströmleitung vorge­ sehen ist. Das als Rückschlagventil ausgebil­ dete Überströmventil umfaßt eine Kugel, welche mittels einer Schraubenfeder gegen einen Ven­ tilsitz gepreßt wird. Die Überströmleitung mündet in einer solchen Lage seitlich in den Pumpenzylinder ein, daß sie während der Haupteinspritzung durch den Pumpenkolben ver­ schlossen ist, so daß das Druckbegrenzungs­ glied während der Haupteinspritzung ausge­ schaltet ist.

Das Druckbegrenzungsglied dient dazu, daß die Voreinspritzmenge während des Betriebes der Brennkraftmaschine möglichst über den gesamten Drehzahlbereich konstant bleibt. Bei Kraft­ stoffeinspritzpumpen ohne Druckbegrenzungs­ glied sind nämlich Vor- und Nachfördereffekte in der Pumpe dafür verantwortlich, daß der Leitungsdruck an der Pumpen-Druckseite und so­ mit auch die Voreinspritzmenge mit steigender Drehzahl in unerwünschter Weise deutlich zu­ nehmen.

In Kraftstoffeinspritzsystemen bei Brennkraft­ maschinen können Ventile nach dem Öffnen durch den vorbeiströmenden Kraftstoff in nicht voll beherrschbare Schwingungen geraten. Ein derar­ tiges Verhalten kann daher auch beim Ein­ spritzventil auftreten. Bei der gattungsbil­ denden Kraftstoffeinspritzpumpe tritt es zudem an dem hier als Überströmventil ausgebildeten Druckbegrenzungsglied auf. Bei der bekannten Kraftstoffeinspritzvorrichtung liegen somit druckseitig zwei Ventile vor, die beide zu Schwingungen neigen und die sich während der Voreinspritzphase gegenseitig ungünstig beein­ flussen und hierdurch den Einspritzvorgang während der Voreinspritzphase in nachteiliger Weise stören können.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Kraftstoffeinspritzpumpe mit Abschaltung des Druckbegrenzungsgliedes während der Hauptein­ spritzphase zu schaffen, bei der das vorste­ hend erläuterte Problem eines zu Schwingungen neigenden Druckbegrenzungsgliedes und somit auch das Problem der sich ggf. in Verbindung mit dem Einspritzventil gegenseitig beeinflus­ senden Schwingungen umgangen wird, so daß die Voreinspritzung hierdurch nicht gestört werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß entspre­ chend den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Zur Druckbegren­ zung ist hier ein Ausweichkolben vorgesehen, der an einer Stirnfläche durch eine Feder be­ lastet ist und dessen andere Stirnfläche stän­ dig vom Druck im Pumpenarbeitsraum beauf­ schlagt ist, so daß er beim Erreichen der vor­ bestimmten Druckhöhe in seiner Führungsbohrung entgegen der Feder zurückweicht, wodurch im Pumpenarbeitsraum wie in der Einspritzleitung eine Druckbegrenzung eintritt.

Somit fällt hier das zweite durchströmte, zu Schwingungen neigende Ventil neben dem Ein­ spritzventil weg, und es kann demzufolge auch nicht zu sich gegenseitig beeinflussenden Schwingungen kommen, welche die Voreinsprit­ zung stören könnten.

In der DE-PS 5 85 014 ist bei einer Kraft­ stoffeinspritzpumpe mit Voreinspritzung be­ reits ein federbelasteter Ausweichkolben vor­ gesehen. Er dient hier jedoch nicht einer Druckbegrenzung während der Voreinspritzphase, sondern er bestimmt, einen Speicherraum be­ grenzend, den Zeitraum zwischen der Vor- und Haupteinspritzung. Durch Verändern der Lage eines Anschlages für den Ausweichkolben läßt sich der Speicherraum und damit die Länge des Zeitraums zwischen der Voreinspritzung und Haupteinspritzung, d. h. die Zeit während wel­ cher die Kraftstoffeinspritzung unterbrochen ist, verändern.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung läßt sich dem einzigen Unteranspruch entneh­ men, der angibt, daß die Führungsbohrung für den Ausweichkolben in der Wand des Pumpenzy­ linders, pumpenarbeitsraumseitig in der Stirn­ fläche desselben ausmündend, ausgebildet ist und die Druckzuleitung zur pumpenarbeitsraum­ seitigen Stirnfläche des Ausweichkolbens über eine Rille in der Stirnseite eines den Pumpen­ arbeitsraum begrenzenden, auf der Stirnfläche des Pumpenzylinders aufsitzenden Gehäuseteiles erfolgt.

In der nachstehenden Beschreibung ist die Er­ findung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung die mit der Drehzahl variablen Kraftstoff- Druckhöhen während der Voreinspritz­ phase bei einer Kraft­ stoffeinspritzpumpe ohne Druckbegren­ zungsglied und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine bevor­ zugte Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem Druckbegrenzungsglied, das zudem nicht als Überströmventil ausgebildet ist.

In Fig. 1 ist beispielhaft der hinter einer Kraftstoffeinspritzpumpe ohne Druckbegrenzung gemessene Druckverlauf während der Vorein­ spritzung bei vier verschiedenen Drehzahlen n1, n2, n3, n4 schematisch dargestellt, näm­ lich bei 1500, 1800, 2000 und 2300 U/min. Man erkennt sofort, daß eine gleiche maximale Druckhöhe in allen vier Fällen nicht gegeben ist; der maximale Druck steigt vielmehr von der Drehzahl n1 bis zur Drehzahl n4 um etwa 40 bar an. Eine entsprechende Erhöhung stellt sich dadurch auch in der Voreinspritzmenge ein, was keineswegs erwünscht ist, weil da­ durch der Betrieb bei wechselnden Drehzahlen der Maschine stark gestört wird.

Bei der Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß Fig. 2 ist ein Pumpenkolben 12 in einem Pumpen­ zylinder 14 beweglich geführt, der in einem - nicht dargestellten - Pumpengehäuse aufge­ nommen ist. Eine Ringscheibe 26 und ein ring­ förmiges Gehäuseteil 28 werden zusammen mit einem nicht dargestellten Druckventil-Gehäuse durch einen nicht dargestellten Anschluß- Schraubnippel im Pumpengehäuse festgehalten, wobei das Gehäuseteil 28 auf der Stirnfläche 14′ des Pumpenzylinders 14 aufsitzt. Die in­ nere Wandfläche 28b des Gehäuseteils 28 umgibt und begrenzt den Pumpenarbeitsraum 28a. Die Zentralbohrung 26a in der Ringscheibe 26 stellt die Leitungsverbindung zum Druckventil dar, wobei eine an den Schraubnippel an­ schließbare Einspritzleitung zum Einspritzven­ til führt.

Zur Steuerung der Vor- und Haupteinspritzmenge dienen bei dieser Pumpe die Ansaugbohrungen 14a und l4aa in dem Pumpenzylinder sowie die Ringkante 14s an der Stirnfläche 14′ des Pum­ penzylinders 14, während im Pumpenkolben 12 die als Längsnuten 12s und 12t ausgebildeten diametral gegenüberliegenden Radialausneh­ mungen mit ihren Radialkanten 12su und 12to, 12tu sowie die schräge Steuerkante 12a in der Ausnehmung 12aa mit der im Pumpenarbeitsraum 28a ausmündenden Verbindungsbohrung 12v zur Steuerung herangezogen werden.

Die Voreinspritzung beginnt, sobald die untere Radialkante 12su der Längsnut 12s die Ansaug­ bohrung 14a überschleift und einen Kraftstoff- Rückfluß in der Förderphase des Pumpenkolbens 12 aus dem Pumpenarbeitsraum 28a über die Längsnut 12s und die Ansaugbohrung 14a zum An­ saugraum unterbindet. Die Voreinspritzung en­ det, sobald die obere Radialkante 12to der Längsnut 12t die Ringkante 14s an der Stirn­ fläche des Pumpenzylinders 14 überschleift und einen Überströmweg aus dem Pumpenarbeitsraum 28a zum Ansaugraum über die Längsnut 12t und die Ansaugbohrung 14aa öffnet. Die mit zeitli­ chem Abstand anschließende Haupteinspritzung beginnt in dem Augenblick, wenn die untere Ra­ dialkante 12tu die Ansaugbohrung 14aa ver­ schließt und damit den Überströmweg sperrt. Die Haupteinspritzung endet dann, wenn die schräge Steuerkante 12a die Ansaugbohrung 14a aufsteuert und der Druck aus dem Pumpenar­ beitsraum 28a über die Verbindungsbohrung 12v zum Ansaugraum hin abgebaut wird.

Um eine konstante oder zumindest annähernd konstante maximale Druckhöhe (z. B. die in Fig. 1 gestrichelt angedeutete Größe von etwa 100 bar) während der Voreinspritzung im Pumpen­ arbeitsraum 28a und in der Einspritzleitung zu erreichen und damit auch eine möglichst kon­ stante Voreinspritzmenge sicherzustellen, sind erfindungsgemäß folgende Maßnahmen vorgesehen: Gemäß Fig. 2 ist in die Wand des Pumpenzylin­ ders 14 eine achsparallele Führungsbohrung 142 eingearbeitet, in der ein Ausweichkolben 400 mit seiner Rückstellfeder 402 angeordnet ist. Eine radiale Rille 28r an der unteren Stirn­ seite 28′ des Gehäuseteiles 28 stellt die Leitungsverbindung zwischen dem Pumpenarbeits­ raum 28a und der Führungsbohrung 142 her. Eine radiale Querbohrung 144 verbindet während der Voreinspritzphase den unterhalb des Ausweich­ kolbens 400, innerhalb der Führungsbohrung 142 liegenden Federraum 142′ mit der Längsnut 12t und somit auch mit der Ansaugseite. Beim Er­ reichen der vorbestimmten Druckhöhe im Pumpen­ arbeitsraum 28a wird der Ausweichkolben 400 entgegen der Rückstellfeder 402 in der Füh­ rungsbohrung 142 zurückweichen und so zum Vo­ lumen des Pumpenarbeitsraumes 28a ein Zusatz­ volumen schaffen. Dadurch wird eine Drucksen­ kung bzw. Druckbegrenzung im Pumpenarbeitsraum 28a bei steigender Maschinen-Drehzahl er­ reicht.

Die Ausschaltung des Ausweichkolbens während der Haupteinspritzphase erfolgt dadurch, daß zwar der Federraum 142′ über die radiale Quer­ bohrung 144 nach wie vor mit der bei dieser Pumpenkolbenstellung in den Pumpenarbeitsraum 28a ausmündenden Längsnut 12t im Pumpenkolben 12 in Verbindung steht, der Überströmweg zum Ansaugraum hin dabei aber durch die den Haupteinspritzbeginn steuernde Radialkante 12tu der Längsnut 12t gesperrt ist. Dadurch erfolgt während der Haupteinspritzphase eine gleichzeitige Druckbeaufschlagung der beiden gleichflächigen Stirnflächen 400′, 400′′ des Ausweichkolbens 400, wodurch dieser während der Haupteinspritzphase ausgeschaltet bleibt.

Claims (2)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe zur Vor- und Haupteinspritzung bei einer Brennkraft­ maschine mit wenigstens einem in einem Pumpenzylinder axial und zwecks Einstel­ lung der Kraftstoffmenge über eine schräge Steuerkante verdrehbeweglich geführten so­ wie einen Pumpenarbeitsraum begrenzenden Pumpenkolben, der bei seinem Förderhub zunächst die Verbindung des Pumpenarbeits­ raumes mit dem Ansaugraum der Einspritz­ pumpe zum Zweck des Voreinspritzbeginns unterbricht, anschließend durch Aufsteuern eines eine umfangsseitig am Pumpenkolben ausgebildete in Achsrichtung des Pumpen­ kolbens beidseitig begrenzte Nut aufwei­ senden, den Pumpenarbeitsraum dabei mit dem Ansaugraum verbindenden Überströmweges die Voreinspritzung beendet und nach einer Einspritzunterbrechung durch Sperrung des Überströmweges die Haupteinspritzung einleitet, sowie mit einem vom Druck im Pumpenarbeitsraum her beaufschlagten, ge­ gen die Kraft einer Rückstellfeder beweg­ baren Druckbegrenzungsglied, das bei Er­ reichung einer vorbestimmten Motordrehzahl den Druckanstieg im Pumpenarbeitsraum so­ wie einer zu einem Einspritzventil führen­ den Einspritzleitung während der Voreinspritzphase begrenzt, während der Haupteinspritzphase hingegen ausgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsglied ein in einer Führungsbohrung (142) axial beweglicher, zylindrischer Ausweichkolben (400) ist, dessen eine Stirnfläche (400′) ständig vom Druck im Pumpenarbeitsraum (28a) beauf­ schlagt ist, und an dessen anderer Stirn­ fläche (400′′) die Rückstellfeder (402) innerhalb eines Federraums (142′) an­ greift, der während der Voreinspritzung über den als umfangsseitig am Pumpenkolben (12) ausgebildete Nut eine parallel zur Pumpenkolbenachse verlaufende Längsnut (12t) aufweisenden Überströmweg mit dem Ansaugraum in Verbindung steht, und daß aufgrund der den Haupteinspritzbeginn steuernden Unterbrechung des Überströmwe­ ges durch eine pumpenkolbenantriebsseitige Radialkante (12tu) der bei dieser Pumpen­ kolbenstellung in den Pumpenarbeitsraum (28a) ausmündenden, nach wie vor jedoch mit dem Federraum (142′) des Ausweichkolbens (400) verbundenen Längsnut (12t) auch die Verbindung des Federraumes (142′) über den Überströmweg zum Ansaugraum hin unterbro­ chen ist und somit die Ausschaltung des Ausweichkolbens (400) während der Haupteinspritzphase aufgrund der gleich­ zeitigen Druckbeaufschlagung der beiden gleichflächigen Stirnflächen (400′, 400′′) des Ausweichkolbens (400) vom Pumpenar­ beitsraum (28a) her während dieser Zeit erfolgt.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbohrung (142) für den Aus­ weichkolben (400) in der Wand des Pumpen­ zylinders (14), pumpenarbeitsraumseitig in der Stirnfläche (14′) desselben ausmün­ dend, ausgebildet ist und die Druckzu­ leitung zur pumpenarbeitsraumseitigen Stirnfläche (400′) des Ausweichkolbens (400) über eine Rille (28r) in der Stirn­ seite (28′) eines den Pumpenarbeitsraum (28a) begrenzenden, auf der Stirnfläche (14′) des Pumpenzylinders (14) aufsit­ zenden Gehäuseteils (28) erfolgt.